Die Fähigkeit, Informationen digital zu verarbeiten, hat unsere Welt nachhaltig verändert. Dieser Transformationsprozess begann mit der Erfindung des Computers. Zur „digitalen Revolution“ wurde er aber erst, als diese Computer vernetzt wurden. Dies ermöglicht es heute, überall und mit einem günstigen Endgerät auf die Rechenleistung und die Daten in großen Rechenzentren zurückgreifen.

Die daraus folgende Digitalisierung ist zwar noch in vollem Gange; dennoch arbeitet die Wissenschaft bereits an der nächsten, der „Quanten“-Revolution. Dabei werden die Besonderheiten von isolierten Quantensystemen genutzt, um neue Anwendungen zu ermöglichen, die gegebenenfalls weit über die Möglichkeiten klassischer Geräte hinaus gehen. Ähnlich wie in der klassischen Informationsverarbeitung könnte dabei künftig der Vernetzung von Quantencomputern
und Quantensensoren zu einem Quanteninternet eine zentrale Bedeutung zu kommen.

Der Freistaat Bayern fördert nun im Rahmen des Munich Quantum Valley ein Verbundprojekt, bei dem neue Ansätze zur Vernetzung von Quantensystemen untersucht werden. Dabei arbeiten Wissenschaftler der Technischen Universität München (TUM), der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU), des Max-Planck-Instituts für Quantenoptik (MPQ), des Walther-Meißner-Instituts (WMI) der Bayerischen Akademie der Wissenschaften (BAdW) und des Walter-Schottky-Instituts (WSI) zusammen, um unterschiedliche Quantensysteme – Atome im Vakuum, Quantenpunkte, supraleitende Quantenbits, und Dotieratome in Silizium – miteinander zu vernetzen. Dazu wird zunächst – in Analogie zu einem klassischen Glasfasermodem – für jede dieser Plattformen eine Schnittstelle entwickelt, die es ermöglicht, Quanteninformation auf einzelne Lichtteilchen zu übertragen. Durch Austausch dieser Lichtteilchen über Glasfasern lassen sich die unterschiedlichen Systeme dann verbinden. So soll es möglich werden, die zentrale Ressource der Quantentechnologie, sogenannte verschränkte Zustände, mit hoher Qualität und hoher Rate zu erzeugen. Langfristig sollen diese genutzt werden, um die Genauigkeit von Sensoren zu erhöhen, die Rechenleistung von Quantencomputern zu steigern, und um Endnutzern Zugriff auf deren Fähigkeiten zu ermöglichen.